电磁式振动台的设计.docx
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电磁式振动台的设计.docx
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电磁式振动台的设计
摘要
本课题来源于青岛********有限责任公司相关产品的振动试验,对产品进行振动试验的目的在于发现产品的早期故障,并通过模拟实际工况考核和结构强度试验,确定所设计、制造的产品在运输及使用过程中承受外界振动或者自身振动而不至被破坏,通过检测成品或半成品是否存在连接件松动、共振、焊点漏焊或脱焊、印刷板插脚接触不良等情况,检测产品的耐振性能,从而增强产品可靠性,发挥其性能并达到产品的预期寿命。
本课题研究的是设计并制造一个振动台,本文在详述国内外振动台的研究现状基础上,充分利用振动台系统特点及设计要求,详细介绍了系统设计的原理和具体的设计方法、步骤。
本课题设计的振动台采用电磁铁作为激振器,从系统的原理设计、动力学分析设计开始,到主要部件的选择和参数的确定,建立了系统的数学模型并进行系统特性分析,并通过Solidworks进行仿真建模,借助Simulation对设计中的主要部件进行仿真校核,以提高振动台的使用性能,为本次设计提供了理论基础。
本文运用理论分析设计与试验研究相结合的方法,进行了对振动台的设计,并针对振动台的控制方面进行了论述,在理论设计的基础上进行加工制造,最终设计并制造出一台满足使用要求的振动台,为本次设计提供了实践经验。
关键词:
振动试验;振动台;激振器;共振;变频系统
Abstract
ThetaskofthegraduationdesigncomesfromQingdao******Co.,Ltd.relatedproductsvibrationtest,thepurposeoftheproductisthatthevibrationtesttodetectearlyfailureofproductsbysimulatingactualworkingconditionassessmentandstructuralstrengthtest,determinethedesign,manufacturetheproductitselfwithstandexternalvibrationorvibrationduringtransportanduseprocesswithouttobedestroyed,bydetectingthepresenceorabsenceoffinishedorsemi-finishedconnectorloose,resonance,spotweldorsealingoff,poorcontactpinprintingplates,etc.,detectionvibration-resistantperformanceoftheproduct,therebyenhancingproductreliability,toplayitsperformanceandachievethelifeexpectancyoftheproduct.
Thisresearchprojectistodesignandmanufactureavibrationtable,onthebasisofdomesticandforeignresearchstatusvibratingtabledetailingthefulluseofvibrationtablesystemcharacteristicsanddesignrequirements,detailedsystemdesignprinciplesandspecificdesignmethodsandprocedures.
Thispaperdesignedvibrationtableusedelectromagnetasexciter,startingfromtheprincipleofsystemdesign,dynamicanalysisanddesign,toidentifythemajorcomponentsoftheselectionandparametermathematicalmodelofthesystemandsystemcharacterization,andbySolidworkssimulationmodeling,withthemaincomponentsSimulationdesignsimulationverification,improvetheperformanceofthevibratingtable,basedviewsdesignedtoprovideatheoreticalbasis.
Inthispaper,thedesignandexperimentalresearchmethodofcombiningtheoreticalanalysiscarriedoutonthevibrationtabledesign,andforthecontrolofthevibrationtablewerediscussed,conductprocessingonthebasisoftheoreticaldesign,finaldesignandmanufactureameetuserequirementsshaker,basedviewsdesignedtoprovidepracticalexperience.
Keywords:
Vibrationtest;vibrationtable;Electromagneticvibrator;resonance;Frequencyconversioncontrol
1绪论
1.1引言
随着科学技术、社会经济的迅猛发展,自然资源不断地被开发和利用,各种产品在储存、运输和使用过程中遇到的环境变化愈来愈复杂。
特别是在航空航天及交通运输等领域,气候原因、生物因素、力学影响以及电磁影响等多种因素的变化,使产品的可靠性、稳定性和使用寿命等方面不同程度的降低。
为了更好的保障产品的质量,提高产品的市场竞争力,在产品的生产过程中,需要模拟现实中的各种复杂环境对产品的影响而进行环境试验。
产品通过进行环境试验,可以得到产品质量方面的信息,暴露设计中的问题,是保证和提高产品质量的重要手段。
因此产品市场的竞争和对产品质量的高要求,推动了环境试验研究的发展,同时环境试验研究的进步,又进一步促进了产品质量的提高。
目前国内外对产品的环境试验一般采取综合性试验的方法,如对温度、湿度、振动和冲击等因素的综合环境试验。
据统计,其中振动试验是四类因素当中的重要因素,大约占整个环境因素的27%,可见振动试验在环境试验中突显重要。
表征振动试验的主要参数有振动类型、位移幅值、加速度幅值、振动时间以及频率范围等。
自从在第二次世界大战中战斗机等多种军用设备因受振动而造成损坏的现象引起重视后,为了更好地模拟产品的真实振动环境,从而对产品的可靠性进行检验,20世纪40年代开始人们就引入了振动试验,振动试验的目的在于确定所设计、制造的产品在运输和使用过程中承受外界振动或者自身产生的振动而不至被破坏,并发挥其最好性能、达到预定寿命的可靠性。
随着对产品性能,尤其是航空航天和道路运输产品可靠性要求的提高,振动试验作为可靠性试验的关键试验因素,其发展显得愈来愈重要。
在车辆运输、航空航天的工程领域以及电子元器件、组件、机电产品、仪器仪表、电子玩具、医药及食品包装等领域,产品在使用过程中或多或少都存在于一定的振动环境中。
其中振动引起的设备破坏是产品使用过程中发生故障的主要因素之一,许多设备的故障都与振动的影响有着直接或间接的关系。
很多国家都投入了大量的人力、物力和财力来研究模拟各种产品在使用过程中的振动问题,而我国制造业企业界也认识到产品的环境适应性试验的重要性,环境适应性试验是考核产品质量的重要手段,通过环境试验结果的反馈,是保证和提高产品质量的重要依据。
目前,振动台振动试验作为模拟振动环境、检验产品的动强度及可靠性的一种便捷有效手段,已经被广泛地用于产品的性能考核和动强度鉴定中。
人们对振动环境试验的研究也愈来愈重视,成为现代企业对产品进行动态设计和校核必不可少的重要程序。
振动台还可以用于加速度计的校准,也可用于电声器件的振动性能测试和其它的振动试验。
1.2课题来源
本课题来源于青岛********有限责任公司相关产品的振动试验检测,青岛********有限责任公司是为石油、化工领域提供储运安全设备的专业公司。
目前有静电接地报警器、溢油静电保护器、人体静电释放报警仪三大系列产品。
作为国内市场的佼佼者,澳波泰克集研发、生产、销售和服务于一身,为保障产品质量,提高产品的市场竞争力,在产品的生产过程中需要模拟现实的各种复杂环境对产品做振动试验。
对产品进行振动试验的目的在于发现产品的早期故障,并通过模拟实际工况考核和结构强度试验,确定所设计、制造的产品在运输及使用过程中承受外界振动或者自身振动而不至被破坏,通过检测成品或半成品是否存在连接件松动、共振、焊点漏焊或脱焊、印刷板插脚接触不良等情况,检测产品的耐振性能,从而增强产品可靠性,发挥其性能并达到产品的预期寿命。
振动台可用于使用中有可能受到振动条件影响的元器件和设备,进行环境接收试验、品质鉴定试验、可靠性鉴定试验、耐久试验、振动模态分析、材料特性试验、疲劳试验和振动防治改善等。
本课题研究的目的是设计并制造一个振动台,充分利用振动台系统特点及设计要求。
本文详细介绍了系统设计的原理和具体的设计方法、步骤。
从系统的原理设计、动力学分析设计开始到主要部件的选择和参数的确定,建立了系统的数学模型并进行系统特性分析,并通过Solidworks进行仿真建模,借助Simulation对设计中的主要部件进行仿真校核,以提高振动台的使用性能。
本文运用理论分析设计与试验研究相结合的方法,进行了对振动台的设计,并针对振动台的控制方面进行了论述,为本次设计提供了理论基础和实践经验。
1.3振动台的分类及国内外现状
1.3.1振动台的分类
振动台从复现的信号、激振的原理和激振的方向上有多种分类方法。
振动台从复现信号的类型上分为正弦振动台、随机振动台和正弦加随即振动台;从激振方向上分为单自由度振动台和多自由度振动台;从激振方式上主要分为机械式振动台、电液式振动台和电磁式振动台:
(1)机械式振动台:
主要分为直接作用式、离心式和机械共振式三类。
离心式(即不平衡重块式)振动台,是以偏心块旋转时产生的离心力产生振动来激振振动台台面,激振力的大小与不平衡力矩和转速的平方成正比;直接作用式振动台是利用凸轮或曲柄连杆等机构直接驱动台面,振动台运动部分的位移取决于凸轮的偏心量或曲轴的臂长,激振力随试验部分的质量而变化;共振式振动台则是利用共振原理,通过调节支撑振动台的弹簧的刚度改变振动台的固有频率,即可使振动台在不同频率下产生振动。
机械式振动台结构简单,运行费用低,并且振幅和频率变化无关;主要缺点是其能够产生的激振频率较低,加速度波形失真很大,运行行程小,波形失真大,并且只能进行正弦波试验,激振方向也只限于单向。
总体来说,低频率,大负载,波形差但价格低廉,己经不能够满足目前的多数情况的使用要求,目前已经不太广泛使用。
(2)电液式振动台:
使用电液伺服阀作为电控信号和液压动力的转换部件,通过油压(或气压)使传动装置产生周期性正弦振动或随机振动,可作大型结构或部件模拟和实物试验,其优点是易于自动控制
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